淺談水利水電工程大體積混凝土溫控措施

1.白麗萍 2.柳芳旭

1、中國水利水電第六工程局有限公司 2、中水電海外投資(昆明)有限公司

淺談水利水電工程大體積混凝土溫控措施

1.白麗萍 2.柳芳旭

1、中國水利水電第六工程局有限公司 2、中水電海外投資(昆明)有限公司

隨著水利水電工程施工現(xiàn)代化步伐的加快，大型施工機械的應用越來越廣泛，大體積混凝土的優(yōu)勢日益凸顯。隨之而來的大體積混凝土溫度裂縫一直是困擾施工人員的主要問題，如何進行混凝土的質(zhì)量控制和裂縫的預防處理已經(jīng)引起施工人員的高度重視。

大體積；混凝土；溫控；措施

前言：

大體積混凝土的施工質(zhì)量控制應從原材料的質(zhì)量控制入手，直至混凝土的拌合、運輸、入倉、平倉、振搗、養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)。

一、大體積混凝土裂縫成因

要根本解決混凝土裂縫問題，還需要其成因入手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。由于混凝土的抗壓強度遠高于抗拉強度，在溫度壓應力作用下不致破壞混凝土，而當受到溫度拉應力作用時，常因抗拉強度不足而產(chǎn)生裂縫。

(一)混凝土的收縮

混凝土的收縮特性對其性能有很大影響。因為收縮極易產(chǎn)生微觀裂縫，而微觀裂縫是造成建筑物表面的變形、開裂甚至破壞的重要誘因。

(二)混凝土材料及配合比

配合比設計不當直接影響混凝土的抗拉強度。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳等，以上因素相互影響、相互制約。有資料顯示：用水量固定時，水泥用量增加造成混凝土收縮同比增加50%；水泥用量固定時，用水量增加造成混凝土強度同比降低200%，混凝土與鋼筋的粘結力降低100%。

1.粗、細骨料含泥量超標、骨料顆粒級配不良或采取不恰當?shù)拈g斷級配，容易造成混凝土收縮增大，誘導裂縫的產(chǎn)生。

2.骨料針片含量越大、粒徑越細、混凝土單位水泥用量、用水量增多，收縮量增大。

3.混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，增大混凝土收縮。

4.水泥等級越高、細度越細、混凝土越易開裂。

5.混凝土設計強度等級越高，脆性越大、越易開裂。

(三)施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因

1.現(xiàn)場澆搗混凝土時，振搗施工操作不規(guī)范，影響混凝土的密實性和均勻性。

2.現(xiàn)場混凝土溫度控制不到位，造成內(nèi)部熱量無法散出或內(nèi)外溫差過大。

3.現(xiàn)場養(yǎng)護措施不規(guī)范、養(yǎng)護時間短，養(yǎng)護期內(nèi)未保證混凝土表面持續(xù)保持濕潤，引起收縮裂縫。

4.現(xiàn)場模板拆除不當或拆模過早。

二、大體積混凝土裂縫分類

大體積混凝土溫度裂縫有細微裂縫、表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。其中貫穿裂縫對壩的整體受力和防滲效果有重要影響。而表面裂縫一旦失控就有可能發(fā)展成為貫穿裂縫，且對壩體的耐久性有一定影響。

三、大體積混凝土裂縫危害

1.對建筑物強度、耐久性的影響：混凝土結構產(chǎn)生裂縫后會導致結構的受力尺寸減小，削弱結構斷面承載能力。在受力不變的情況下，降低結構安全性和穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)漏水、滲水，降低混凝土的抗?jié)B性和抗凍性，縮短建筑物使用年限。

2.對建筑物使用功能的影響：例如造成大壩開裂滲漏水影響使用；又如降低有抗凍要求的混凝土的氣密性影響使用，甚至會威脅到人民的生命財產(chǎn)安全。

3.對建筑物的的剛度的影響：裂縫使建筑物的剛度降低，撓度增大，對剛度較小的構件，裂縫的擴展會使得構件提早開裂，加劇剛度變小進程。

四、大體積混凝土溫控措施

(一)減少混凝土的發(fā)熱量

1.減少每立方米混凝土的水泥用量，主要措施有：

(1)根據(jù)壩體的應力場及結構設計要求對壩體進行分區(qū)，從而采用不同強度等級的混凝土，而不是盲目追求高設計等級，減少混凝土發(fā)熱量的同時節(jié)約投資。

(2)采用低流態(tài)或無坍落度干硬性貧混凝土。例如碾壓混凝土拌合物VC值可按10～30s控制，在拌和過程中盡可能按下限標準控制。

(3)改善骨料級配，增大骨料粒徑，對少筋混凝土壩可埋設大塊石。

嚴格控制骨料的含泥量和針片含量，根據(jù)設計等級要求，盡可能采用大粒徑骨料，采用連續(xù)骨料級配。若采用間斷骨料級配，必須經(jīng)過嚴密論證。

(4)大量摻加粉煤灰，摻合料的用量可達水泥用量的25%～60%。

摻加粉煤灰可節(jié)約水泥，減少初期發(fā)熱量、增加后期強度、簡化溫控措施，降低工程成本。

(5)采用高效外加減水劑，不僅能節(jié)約水泥用量，降低28d齡期混凝土的發(fā)熱量，且能提高混凝土早期強度和極限拉伸值，從而提高混凝土性能、保證施工質(zhì)量、降低工程造價。

2.采用低發(fā)熱量的水泥。應優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等，以適應低熱性的要求。

(二)降低混凝土的入倉溫度

1.合理安排澆筑時間.在施工組織上進行合理安排，高溫季節(jié)、高溫時段少澆，重要部位安排在低溫季節(jié)、低溫時段澆筑(例如基礎層)。

2.采用加冰或加冰水拌合。

3.對骨料進行預冷。一般膠凝材料(水泥、粉煤灰等)不能預冷。

(三)加速混凝土散熱

1.采用自然散熱冷卻降溫。

(1)采用薄層澆筑以增加散熱面，并適當延長間歇時間，利用層面散熱降溫。對于澆筑層頂面應盡量縮短層間間歇，在下層頂面未出現(xiàn)拉應力前就及時覆蓋新澆混凝土，防止表面開裂。

(2)在高溫季節(jié)，已采用預冷措施時，則可采用厚塊澆筑，防止因氣溫過高而熱量倒流，以保持預冷效果。

2.營造倉面低溫小氣候。例如廣西百色水利樞紐的大壩碾壓混凝土澆筑，采用倉面冷水噴霧的方法，降低倉面溫度。

3.在混凝土內(nèi)預埋水管通水冷卻。在混凝土內(nèi)預埋蛇形冷卻水管，通循環(huán)冷水進行降溫冷卻。

(四)加強混凝土養(yǎng)護

大體積混凝土澆筑后必須及時養(yǎng)護，養(yǎng)護期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤，并采用適當?shù)姆雷o措施，保證混凝土強度迅速增長到設計強度。

五、結論

大體積混凝土裂縫的預防和控制是近些年新興起來的邊緣學科，要從設計、施工兩方面入手，優(yōu)化設計、預防為主；同時嚴格遵守施工規(guī)范、合理安排施工；加強混凝土的養(yǎng)護和防護，最大限度地避免大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

[1]《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》(SL303-2004)；

[2]《水工混凝土施工規(guī)范》；

[3]《大體積混凝土溫度裂縫的控制》。